Как сделать интерфейс для программы на java. Выбор библиотеки для создания графического интерфейса Java

Twitter

What is Swing?

Java Swing is a lightweight Graphical User Interface (GUI) toolkit that includes a rich set of widgets. It includes package lets you make GUI components for your Java applications, and It is platform independent.

The Swing library is built on top of the Java Abstract Widget Toolkit (AWT ), an older, platform dependent GUI toolkit. You can use the Java GUI components like button, textbox, etc. from the library and do not have to create the components from scratch.

In this tutorial, you will learn-

Java Swing class Hierarchy Diagram

All components in swing are JComponent which can be added to container classes.

What is a container class?

Container classes are classes that can have other components on it. So for creating a GUI, we need at least one container object. There are 3 types of containers.

Panel : It is a pure container and is not a window in itself. The sole purpose of a Panel is to organize the components on to a window.
Frame : It is a fully functioning window with its title and icons.
Dialog : It can be thought of like a pop-up window that pops out when a message has to be displayed. It is not a fully functioning window like the Frame.

Java GUI Example

Example : To learn to design GUI in Java
Step 1) Copy the following code into an editor

Import javax.swing.*; class gui{ public static void main(String args){ JFrame frame = new JFrame("My First GUI"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setSize(300,300); JButton button = new JButton("Press"); frame.getContentPane().add(button); // Adds Button to content pane of frame frame.setVisible(true); } }

Step 2) Save, Compile, and Run the code.
Step 3) Now let"s Add a Button to our frame. Copy following code into an editor

Import javax.swing.*; class gui{ public static void main(String args){ JFrame frame = new JFrame("My First GUI"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setSize(300,300); JButton button1 = new JButton("Press"); frame.getContentPane().add(button1); frame.setVisible(true); } }

Step 4) Execute the code. You will get a big button

Step 5) How about adding two buttons? Copy the following code into an editor.

Import javax.swing.*; class gui{ public static void main(String args){ JFrame frame = new JFrame("My First GUI"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setSize(300,300); JButton button1 = new JButton("Button 1"); JButton button2 = new JButton("Button 2"); frame.getContentPane().add(button1); frame.getContentPane().add(button2); frame.setVisible(true); } }

Step 6) Save , Compile , and Run the program.
Step 7) Unexpected output =? Buttons are getting overlapped.

Java Layout Manger

The Layout manager is used to layout (or arrange) the GUI java components inside a container.There are many layout managers, but the most frequently used are-

Java BorderLayout

A BorderLayout places components in up to five areas: top, bottom, left, right, and center. It is the default layout manager for every java JFrame

Java FlowLayout

FlowLayout is the default layout manager for every JPanel . It simply lays out components in a single row one after the other.

Java GridBagLayout

It is the more sophisticated of all layouts. It aligns components by placing them within a grid of cells, allowing components to span more than one cell.

Step 8) How about creating a chat frame like below?

Try to code yourself before looking at the program below.

//Usually you will require both swing and awt packages // even if you are working with just swings. import javax.swing.*; import java.awt.*; class gui { public static void main(String args) { //Creating the Frame JFrame frame = new JFrame("Chat Frame"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.setSize(400, 400); //Creating the MenuBar and adding components JMenuBar mb = new JMenuBar(); JMenu m1 = new JMenu("FILE"); JMenu m2 = new JMenu("Help"); mb.add(m1); mb.add(m2); JMenuItem m11 = new JMenuItem("Open"); JMenuItem m22 = new JMenuItem("Save as"); m1.add(m11); m1.add(m22); //Creating the panel at bottom and adding components JPanel panel = new JPanel(); // the panel is not visible in output JLabel label = new JLabel("Enter Text"); JTextField tf = new JTextField(10); // accepts upto 10 characters JButton send = new JButton("Send"); JButton reset = new JButton("Reset"); panel.add(label); // Components Added using Flow Layout panel.add(label); // Components Added using Flow Layout panel.add(tf); panel.add(send); panel.add(reset); // Text Area at the Center JTextArea ta = new JTextArea(); //Adding Components to the frame. frame.getContentPane().add(BorderLayout.SOUTH, panel); frame.getContentPane().add(BorderLayout.NORTH, mb); frame.getContentPane().add(BorderLayout.CENTER, ta); frame.setVisible(true); } }

Графический интерфейс в Java прошел весьма тернистый путь развития и становления. Долгое время его обвиняли в медленной работе, жадности к ресурсам системы и ограниченной функциональности.

Java AWT

Первой попыткой Sun создать графический интерфейс для Java была библиотека AWT (Abstract Window Toolkit) - инструментарий для работы с различными оконными средами. Sun сделал прослойку на Java, которая вызывает методы из библиотек, написанных на С. Библиотечные методы AWT создают и используют графические компоненты операционной среды. С одной стороны, это хорошо, так как программа на Java похожа на остальные программы в рамках одной ОС. Но при запуске ее на другой платформе могут возникнуть различия в размерах компонентов и шрифтов, которые будут портить внешний вид программы.

Чтобы обеспечить мультиплатформенность AWT интерфейсы вызовов компонентов были унифицированы, вследствии чего их функциональность получилась немного урезанной. Да и набор компонентов получился довольно небольшой. Так например, в AWT нет таблиц, а в кнопках не поддерживается отображение иконок. Тем не менее пакет java.awt входит в Java с самого первого выпуска и его можно использовать для создания графических интерфейсов.

Таким образом, компоненты AWT не выполняют никакой "работы". Это просто «Java-оболочка» для элементов управления той операционной системы, на которой они работают. Все запросы к этим компонентам перенаправляются к операционной системе, которая и выполняет всю работу.

Использованные ресурсы AWT старается освобождать автоматически. Это немного усложняет архитектуру и влияет на производительность. Написать что-то серьезное с использованием AWT будет несколько затруднительно. Сейчас ее используют разве что для апплетов.

Основные концепции SWING

Вслед за AWT Sun разработала графическую библиотеку компонентов Swing , полностью написанную на Java. Для отрисовки используется 2D, что принесло с собой сразу несколько преимуществ. Набор стандартных компонентов значительно превосходит AWT по разнообразию и функциональности. Swing позволяет легко создавать новые компоненты, наследуясь от существующих, и поддерживает различные стили и скины.

Создатели новой библиотеки пользовательского интерфейса Swing не стали «изобретать велосипед» и в качестве основы для своей библиотеки выбрали AWT. Конечно, речь не шла об использовании конкретных тяжеловесных компонентов AWT (представленных классами Button, Label и им подобными). Нужную степень гибкости и управляемости обеспечивали только легковесные компоненты. На диаграмме наследования представлена связь между AWT и Swing.

Важнейшим отличием Swing от AWT является то, что компоненты Swing вообще не связаны с операционной системой и поэтому гораздо более стабильны и быстры. Такие компоненты в Java называются легковесными (lightweight), и понимание основных принципов их работы во многом объяснит работу Swing.

Swing контейнеры высшего уровня

Для создания графического интерфейса приложения необходимо использовать специальные компоненты библиотеки Swing, называемые контейнерами высшего уровня (top level containers). Они представляют собой окна операционной системы, в которых размещаются компоненты пользовательского интерфейса. К контейнерам высшего уровня относятся окна JFrame и JWindow, диалоговое окно JDialog, а также апплет JApplet (который не является окном, но тоже предназначен для вывода интерфейса в браузере, запускающем этот апплет). Контейнеры высшего уровня Swing представляют собой тяжеловесные компоненты и являются исключением из общего правила. Все остальные компоненты Swing являются легковесными.

Простой Swing пример создания оконного интерфейса JFrame .

Import java.awt.Dimension; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; public class JFrameTest { public static void createGUI() { JFrame frame = new JFrame("Test frame"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); JLabel label = new JLabel("Test label"); frame.getContentPane().add(label); frame.setPreferredSize(new Dimension(200, 100)); frame.pack(); frame.setVisible(true); } public static void main(String args) { JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { createGUI(); } }); } }

Конструктор JFrame() без параметров создает пустое окно. Конструктор JFrame(String title) создает пустое окно с заголовком title. Чтобы создать простейшую программу с пустым окном необходимо использовать следующие методы:

setSize(int width, int height) - определение размеров окна;
setDefaultCloseOperation(int operation) - определение действия при завершении программы;
setVisible(boolean visible) - сделать окно видимым.

Если не определить размеры окна, то оно будет иметь нулевую высоту независимо от того, что в нем находится. Размеры окна включают не только «рабочую» область, но и границы и строку заголовка.

Метод setDefaultCloseOperation определяет действие, которое необходимо выполнить при "выходе из программы". Для этого следует в качестве параметра operation передать константу EXIT_ON_CLOSE, описанную в классе JFrame.

По умолчанию окно создается невидимым. Чтобы отобразить окно на экране вызывается метод setVisible с параметром true. Если вызвать его с параметром false, окно станет невидимым.

Графический интерфейс java swing примера создания окна JFrame представлен на следующем рисунке.

Для подключения библиотеки Swing в приложении необходимо импортировать библиотеку javax.swing .

Каждый раз, как только создается контейнер высшего уровня, будь то обычное окно, диалоговое окно или апплет, в конструкторе этого контейнера создается корневая панель JRootPane . Контейнеры высшего уровня Swing следят за тем, чтобы другие компоненты не смогли "пробраться" за пределы JRootPane.

Корневая палель JRootPane добавляет в контейнеры свойство "глубины", обеспечивая возможность не только размещать компоненты один над другим, но и при необходимости менять их местами, увеличивать или уменьшать глубину расположения компонентов. Такая возможность необходима при создании многодокументного приложения Swing , у которого окна представляют легковесные компоненты, располагающиеся друг над другом, а также выпадающими (контекстными) меню и всплывающими подсказками.

На следующем рисунке наглядно представлена структура корневой панели JRootPane .

Корневая панель JRootPane представляет собой контейнер, унаследованный от базового класса Swing JComponent. В этом контейнере за расположение компонентов отвечает специальный менеджер расположения, реализованный во внутреннем классе RootPaneLayout. Этот менеджер расположения отвечает за то, чтобы все составные части корневой панели размещались так, как им следует: многослойная панель занимает все пространство окна; в ее слое FRAME_CONTENT_LAYER располагаются строка меню и панель содержимого, а над всем этим располагется прозрачная панель.

Все составляющие корневой панели JRootPane можно получить или изменить. Для этого у нее есть набор методов get/set. Программным способом JRootPane можно получить с использованием метода getRootPane().

Кроме контейнеров высшего уровня корневая панель применяется во внутренних окнах JInternalFrame, создаваемых в многодокументных приложениях и располагающихся на "рабочем столе" JDesktopPane. Это позволяет забыть про то, что данные окна представляют собой обычные легковесные компоненты, и работать с ними как с настоящими контейнерами высшего уровня.

Многослойная панель JLayeredPane

В основании корневой панели (контейнера) лежит так называемая многослойная панель JLayeredPane , занимающая все доступное пространство контейнера. Именно в этой панели располагаются все остальные части корневой панели, в том числе и все компоненты пользовательского интерфейса.

JLayeredPane используется для добавления в контейнер свойства глубины (depth). To есть, многослойная панель позволяет организовать в контейнере третье измерение, вдоль которого располагаются слои (layers) компонента. В обычном контейнере расположение компонента определяется прямоугольником, который показывает, какую часть контейнера занимает компонент. При добавлении компонента в многослойную панель необходимо указать не только прямоугольник, занимаемый компонентом, но и слой, в котором он будет располагаться. Слой в многослойной панели определяется целым числом. Чем больше определяющее слой число, тем выше слой находится.

Первый добавленный в контейнер компонент оказывается выше компонентов, добавленных позже. Чаще всего разработчик не имеет дело с позициями компонентов. При добавлении компонентов их положение меняются автоматически. Тем не менее многослойная панель позволяет менять позиции компонентов динамически, уже после их добавления в контейнер.

Возможности многослойной панели широко используются некоторыми компонентами Swing . Особенно они важны для многодокументных приложений, всплывающих подсказок и меню. Многодокументные Swing приложения задействуют специальный контейнер JDesktopPane («рабочий стол»), унаследованный от JLayeredPane , в котором располагаются внутренние окна Swing. Самые важные функции многодокументного приложения - расположение «активного» окна над другими, сворачивание окон, их перетаскивание - обеспечиваются механизмами многослойной панели. Основное преимущество от использования многослойной панели для всплывающих подсказок и меню - это ускорение их работы. Вместо создания для каждой подсказки или меню нового тяжеловесного окна, располагающегося над компонентом, в котором возник запрос на вывод подсказки или меню, Swing создает быстрый легковесный компонент. Этот компонент размещается в достаточно высоком слое многослойной панели выше в стопке всех остальных компонентов и используется для вывода подсказки или меню.

Многослойная панель позволяет организовать неограниченное количество слоев. Структура JLayeredPane включает несколько стандартных слоев, которые и используются всеми компонентами Swing, что позволяет обеспечить правильную работу всех механизмов многослойной панели. Стандартные слои JLayeredPane представлены на следующем рисунке.

Слой Default используется для размещения всех обычных компонентов, которые добавляются в контейнер. В этом слое располагаются внутренние окна многодокументных приложений.

Слой Palette предназначен для размещения окон с набором инструментов, которые обычно перекрывают остальные элементы интерфейса. Создавать такие окна позволяет панель JDesktopPane, которая размещает их в этом слое.

Слой Modal планировался для размещения легковесных модальных диалоговых окон. Однако такие диалоговые окна пока не реализованы, так что этот слой в Swing в настоящее время не используется.

Наиболее часто используемый слой, служащий для размещения всплывающих меню и подсказок.

Самый верхний слой. Предназначен для операций перетаскивания (drag and drop), которые должны быть хорошо видны в интерфейсе программы.

Небольшой пример JLayeredPane с многослойной панелью показывает, как добавлять компоненты в различные слои и как слои располагаются друг над другом:

Import javax.swing.*; import java.awt.*; // класс рисования двух типов фигур с текстом class Figure extends JComponent { private static final long serialVersionUID = 1L; private Color color; private int type; private String text; // параметры: цвет и тип фигуры Figure(Color color, int type, String text) { this.color = color; this.type = type; this.text = text; setOpaque(false); } public void paintComponent(Graphics g) { // прорисовка фигуры g.setColor(color); switch (type) { case 0: g.fillOval(0, 0, 90, 90); break; case 1: g.fillRect(0, 0, 130, 80); break; } g.setColor(Color.yellow); g.drawString(text, 10, 35); } } public class JLayeredPaneTest extends JFrame { private static final long serialVersionUID = 1L; public JLayeredPaneTest() { // создание окна super("Example LayeredTest"); // выход при закрытии окна setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE); // определение многослойной панели JLayeredPane lp = getLayeredPane(); // создание трех фигур Figure figure1 = new Figure(Color.red , 0, "Figure popup"); Figure figure2 = new Figure(Color.blue, 0, "Figure 1"); Figure figure3 = new Figure(Color.cyan, 1, "Figure 2"); // определение местоположения фигур в окне figure1.setBounds(10, 40, 120, 120); figure2.setBounds(60, 120, 160, 180); figure3.setBounds(90, 55, 250, 180); // добавление фигур в различные слои lp.add(figure1, JLayeredPane.POPUP_LAYER); lp.add(figure2, JLayeredPane.PALETTE_LAYER); lp.add(figure3, JLayeredPane.PALETTE_LAYER); // смена позиции одной из фигур lp.setPosition(figure3, 0); // определение размера и открытие окна setSize(280, 250); setVisible(true); } public static void main(String args) { JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); new JLayeredPaneTest(); } }

В примере создается небольшое окно JFrame и в многослойную панель добавляется несколько компонентов Figure. Чтобы получить многослойную панель в любом контейнере Swing высшего уровня, достаточно вызвать метод getLayeredPane() .

Вспомогательный класс Figure наследует свойства базового класса JComponent и позволяет различными цветами рисовать фигуры двух типов (круги и прямоугольники). Параметры для прорисовки фигур задаются в конструкторе класса.

При определении интерфейса создаются три фигуры разного цвета (два круга и прямоугольник). Круг размещается в слое POPUP_LAYER, а прямоугольники - в слое PALETTE_LAYER. При размещении компонентов указываются их абсолютные экранные координаты, потому что в многослойной панели обычные менеджеры расположения не работают.

В завершении позиция одного из прямоугольников меняется так, чтобы он был первым в слое, хотя изначально добавлялся вторым. Запустив приложение, вы увидите, что многослойная панель работает и аккуратно располагает компоненты согласно их слоям и позициям.

В обычных приложениях многослойная панель редко используется напрямую, в них она выполняет свои функции незаметно. Тем не менее, иногда она помогает создать удивительные эффекты и необычные интерфейсы, позволяя, например, разместить поверх обычных компонентов анимацию или видео, не требуя для этого от разработчика нечеловеческих усилий и ухищрений.

Панель содержимого ContentPane

Панель содержимого ContentPane - это следующая часть корневой панели, которая используется для размещения компонентов пользовательского интерфейса программы. ContentPane занимает большую часть пространства многослойной панели (за исключением места, занимаемого строкой меню). Чтобы панель содержимого не закрывала добавляемые впоследствии в окно компоненты, многослойная панель размещает ее в специальном очень низком слое с названием FRAME_CONTENT_LAYER, с номером -30000.

Обратиться к панели содержимого можно методом getContentPane() класса JFrame. С помощью метода add(Component component) можно добавить на нее любой элемент управления. Заменить ContentPane любой другой панелью типа JPanel можно методом setContentPane()

Пример добавления кнопки в панель содержимого:

JButton newButton = new JButton(); getContentPane().add(newButton);

В результате получим окно с кнопкой. Кнопка занимает всю доступную площадь окна. Такой эффект полезен не во всех программах, поэтому необходимо использовать различные способы расположения элементов на панели.

Панель содержимого можно полностью заменить. Рассмотрим следующий Swing пример использования панели содержимого ContentPane .

Import javax.swing.*; public class ContentPaneReplace extends JFrame { private static final long serialVersionUID = 1L; public ContentPaneReplace() { super("Test ContentPane"); setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE); // Создание панели с двумя кнопками JPanel contents = new JPanel(); contents.add(new JButton("Семья")); contents.add(new JButton("Школа")); // Замена панели содержимого setContentPane(contents); // Определение размера окна setSize(200, 100); // Открытие окна setVisible(true); } public static void main(String args) { JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); new ContentPaneAdd(); } }

В примере создается небольшое окно и панель с двумя кнопками, которая затем методом setContentPane() заменяет панель содержимого окна. Таким образом была использована замена вместо более простого добавления - вызова метода add(). Интерфейс окна представлен на следующем скриншоте.

Панель содержимого ContentPane сама собой не представляет ничего особенного. Необходимо лишь помнить, что компоненты добавляются именно в нее.

Прозрачная панель JOptionPane

Прозрачная панель JOptionPane размещается корневой панелью выше всех элементов многослойной панели. За размещением JOptionPane следит корневая панель, которая размещает прозрачную панель выше многослойной панели, причем так, чтобы она полностью закрывала всю область окна, включая и область, занятую строкой меню.

JOptionPane используется в приложениях достаточно редко, поэтому по умолчанию корневая панель делает ее невидимой, что позволяет уменьшить нагрузку на систему рисования. Следует иметь в виду, что если вы делаете прозрачную панель видимой, нужно быть уверенным в том, что она прозрачна (ее свойство opaque равно false), поскольку в противном случае она закроет все остальные элементы корневой панели, и остальной интерфейс будет невидим.

В каких случаях можно использовать прозрачную панель JOptionPane ? С ее помощью можно определять функции приложения, для реализации которых «с нуля» понадобились бы серьезные усилия. Прозрачную панель можно приспособить под автоматизированное тестирование пользовательского интерфейса. Синтезируемые в ней события позволяют отслеживать промежуточные отладочные результаты. Иногда такой подход гораздо эффективнее ручного тестирования.

Прозрачная панель JOptionPane может быть использована для эффектной анимации, «плавающей» поверх всех компонентов, включая строку меню, или для перехвата событий, если некоторые из них необходимо обрабатывать перед отправкой в основную часть пользовательского интерфейса.

Пример использования прозрачной панели Swing JOptionPane:

// Использование прозрачной панели JOptionPane import java.awt.Dimension; import java.awt.Font; import java.awt.event.WindowEvent; import java.awt.event.WindowListener; import javax.swing.JDialog; import javax.swing.JFrame; import javax.swing.JLabel; import javax.swing.JOptionPane; import javax.swing.UIManager; public class JOptionPaneTest extends JFrame { private static final long serialVersionUID = 1L; public static final Font FONT = new Font("Verdana", Font.PLAIN, 11); public static void createGUI() { JFrame frame = new JFrame("Test JOptionPane"); frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.DO_NOTHING_ON_CLOSE); frame.addWindowListener(new WindowListener() { public void windowActivated(WindowEvent event) {} public void windowClosed(WindowEvent event) {} public void windowDeactivated(WindowEvent event) {} public void windowDeiconified(WindowEvent event) {} public void windowIconified(WindowEvent event) {} public void windowOpened(WindowEvent event) {} public void windowClosing(WindowEvent event) { Object options = { "Да", "Нет!" }; int rc = JOptionPane.showOptionDialog(event.getWindow(), "Закрыть окно?", "Подтверждение", JOptionPane.YES_NO_OPTION, JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, options, options); if (rc == 0) { event.getWindow().setVisible(false); System.exit(0); } } }); JLabel label = new JLabel("Использование прозрачной панели при закрытии окна"); frame.getContentPane().add(label); frame.setPreferredSize(new Dimension(350, 80)); frame.pack(); frame.setLocationRelativeTo(null); frame.setVisible(true); } public static void main(String args) { javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() { public void run() { UIManager.put("Button.font", FONT); UIManager.put("Label.font", FONT); JFrame.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); JDialog.setDefaultLookAndFeelDecorated(true); createGUI(); } }); } }

Если методу setDefaultCloseOperation передать константу JFrame.EXIT_ON_CLOSE , то при закрытии окна приложение будет прекращать работу. В примере этому методу передается константа JFrame.DO_NOTHING_ON_CLOSE , чтобы при закрытии окна ничего не происходило. Выход из приложения в примере осуществляется из JFrame слушателя WindowListener в методе windowClosing . При закрытии окна вызывается метод windowClosing с параметром WindowEvent event, который в прозрачной панели Swing JOptionPane открывает диалоговое окно подтверждения.

На следующем скриншоте представлены два окна приложения. Верхнее главное окно. При закрытии данного окна открывается нижнее диалоговое окно подтверждения намерения.

Строка меню JMenuBar

Одной из важных особенностей использования корневой панели JRootPane в Swing, является необходимость размещения в окне строки меню JMenuBar . Серьезное приложение нельзя построить без какого-либо меню для получения доступа к функциям программы. Библиотека Swing предоставляет прекрасные возможности для создания удобных меню JMenuBar, которые также являются легковесными компонентами.

Строка меню JMenuBar размещается в многослойной панели в специальном слое FRAME_CONTENT_LAYER и занимает небольшое пространство в верхней части окна. По размерам в длину строка меню равна размеру окна. Ширина строки меню зависит от содержащихся в ней компонентов.

Корневая панель следит, чтобы панель содержимого и строка меню JMenuBar не перекрывались. Если строка меню не требуется, то корневая панель использует все пространство для размещения панели содержимого.

Примеры Swing

Исходные коды примеров, рассмотренных в тексте страницы, можно скачать .

В некоторых ситуациях, в процессе разработки программного обеспечения, возникает необходимость, когда разным группам программистов надо «договориться» о том, как их программы будут взаимодействовать. Каждая группа должна иметь возможность писать свой код не зависимо от того, как пишет его другая группа. Интерфейсы и есть этот «договор». Мы уже пользовались интерфейсами в уроке .
В этом уроке мы изучим их подробнее: для чего они нужны, как их объявлять и т.д.

Представьте себе будущее, где автомобилями управляют компьютеры без участия человека. Производители автомобилей пишут программное обеспечение (на Java, конечно 🙂), которое управляет машиной — остановиться, поехать, повернуть и т.д. Другие разработчики делают системы, которые принимают данные GPS (Global Positioning System) и используют эти данные для управления автомобилем. Производители автомобилей публикуют интерфейс-стандарт, который описывает методы для управления машиной. Таким образом сторонние разработчики могут знать какие методы вызывать, чтобы заставить автомобиль двигаться, а производители автомобилей могут изменять внутреннюю реализацию своего продукта в любое время. Ни одна из групп разработчиков не знает как написаны их программы.

Интерфейсы Java

Интерфейсы в Java во многом напоминают классы, но могут содержать только константы, сигнатуры методов и . В интерфейсах нет описания методов. Нельзя создать объект типа интерфейса (но можно использовать в качестве типа — интерфейсные ссылки, об этом позже) — интерфейсы могут только реализовываться некоторым классом или наследоваться другим интерфейсом. Объявление интерфейса очень похоже на объявление класса:

Public interface OperateCar { // константы, если есть // enum перечисление направлений RIGHT, LEFT // сигнатуры методов int turn(Direction direction, double radius, double startSpeed, double endSpeed); int changeLanes(Direction direction, double startSpeed, double endSpeed); int signalTurn(Direction direction, boolean signalOn); int getRadarFront(double distanceToCar, double speedOfCar); int getRadarRear(double distanceToCar, double speedOfCar); }

Сигнатуры методов объявляются без скобок и заканчиваются точкой с запятой. Для использования интерфейса вы должны написать класс, который будет реализовывать ваш интерфейс. Класс который реализует интерфейс, должен описывать все методы, объявленные в интерфейсе. Например:

Public class OperateBMW760i implements OperateCar { // здесь методы интерфейса OperateCar с описанием // например: int signalTurn(Direction direction, boolean signalOn) { // поворот RIGHT или LEFT поворотник on или off } }

В примере выше — производители автомобилей пишут программное обеспечение каждый по-своему, но с одинаковым интерфейсом. Сторонние разработчики — клиенты интерфейса, могут писать собственно ПО с использованием методов, объявленных в интерфейсе.

Интерфейсы в качестве API

Пример с автомобилями показывает как интерфейсы могут использоваться в качестве API (Application Programming Interface ) или интерфейса программирования приложений. Использование API — обычная практика при разработке коммерческого ПО. Обычно компании-разработчики продают программное обеспечение, содержащее набор методов, которые другие компании хотят использовать в своих продуктах.

Интерфейсы и множественное наследование

Интерфейсы играют еще одну важную роль в языке программировния Java. Java не разрешает множественного наследования, но интерфейсы предоставляют альтернативу. В Java класс может наследовать только один класс, но может реализовывать много интерфейсов. Таким образом объекты могут иметь несколько типов: тип их собственного класса и типы всех реализуемых интерфейсов. При создании объектов класса в качестве типа может указываться имя реализованного в классе интерфейса. Другими словами, если класс реализует интерфейс, то на объект этого класса можно присвоить интерфейсной переменной — переменной, в качестве типа которой указано имя соответствующего интерфейса.

Объявление интерфейса

Объявление интерфейса содержит ключевое слово interface , имя интерфейса, список родительских интерфейсов через запятую (если есть) и тело интерфейса. Например:

Public interface GroupedInterface extends Interface1, Interface2, Interface3 { // число e double E = 2.718282; // сигнатуры методов void doSomething (int i, double x); int doSomethingElse(String s); }

Модификатор доступа public означает что интерфейс может быть использован любым классом в любом пакете. Если не определить интерфейс как публичный, он будет доступен только в рамках своего пакета. Интерфейс может наследовать другие интерфейсы, как классы могут наследовать другой класс. В отличие от классов, интерфейсы могут наследовать любое количество других интерфейсов.

Реализация интерфейса

Для объявления класса, реализующего интерфейс, вы должны использовать ключевое слово implements после которого перечисляются интерфейсы.
Класс может реализовывать много интерфейсов. Объявление реализуемых интерфейсов идет после объявления наследуемого (extends) класса (если есть).

Пример простого интерфейса

Рассмотрим интерфейс, который определяет метод для сравнения объектов.

Public interface Relatable { // this (объект, который вызывает isLargerThan) // объект-параметр должен быть того же класса // возвращет 1, 0, -1 // если объект больше, равен или // меньше чем other public int isLargerThan(Relatable other); }

Чтобы иметь возможность сравнивать объекты мы должны реализовать интерфейс Relatable . Любой класс может реализовать интерфейс Relatable , если есть способ сравнить объекты. Для строк сравнивать можно количество символов, для книг — количество страниц, для студентов — вес и т.д. Для плоских геометрических фигур отличной характеристикой будет площадь, для трехмерных — объем. Все эти классы могут реализовать метод isLargerThan() . Если вы знаете, что класс реализует интерфейс Relatable , то вы смело можете сравнивать объекты этого класса.

Реализация интерфейса Relatable

Напишем класс Rectangle , реализующий интерфейс Relatable .

Public class RectanglePlus implements Relatable { public int width = 0; public int height = 0; public Point origin; // четыре конструктора public RectanglePlus() { origin = new Point(0, 0); } public RectanglePlus(Point p) { origin = p; } public RectanglePlus(int w, int h) { origin = new Point(0, 0); width = w; height = h; } public RectanglePlus(Point p, int w, int h) { origin = p; width = w; height = h; } // метод для передвижения прямоугольника public void move(int x, int y) { origin.x = x; origin.y = y; } // вычисление площади public int getArea() { return width * height; } // метод для реализации интерфейса Relatable public int isLargerThan(Relatable other) { RectanglePlus otherRect = (RectanglePlus)other; if (this.getArea() < otherRect.getArea()) return -1; else if (this.getArea() > otherRect.getArea()) return 1; else return 0; } }

Так как класс RectanglePlus реализует Relatable , размеры любых двух объектов типа RectanglePlus можно сравнивать.

Метод isLargerThan в качестве аргумента принимает объекты типа Relatable . При реализации метода в примере выше мы используем приведение типов, потому что компилятор не поймет что, other — объект типа RectanglePlus и вызов метода other.getArea() без приведения типов приведет к ошибке.

Использование интерфейса в качестве типа

Когда вы объявляете интерфейс, вы объявляете новый ссылочный тип данных. Вы можете использовать название интерфейса в качестве типа данных так же как и любые другие типы. Если вы объявляете переменную типа интерфеса, то вы можете можете присвоить ей объект любого класса, который реализует этот интерфейс.

Рассмотрим пример — метод, который ищет больший объект из двух любых объектов, класс которых реализует интерфейс Relatable:

Public Object findLargest(Object object1, Object object2) { Relatable obj1 = (Relatable)object1; Relatable obj2 = (Relatable)object2; if ((obj1).isLargerThan(obj2) > 0) return object1; else return object2; }

Приведением object1 к типу Relatable , мы делаем возможным вызов метода isLargerThan .

Так же для любого класса, реализующего интерфес Relatable, можно реализвать методы:

Public Object findSmallest(Object object1, Object object2) { Relatable obj1 = (Relatable)object1; Relatable obj2 = (Relatable)object2; if ((obj1).isLargerThan(obj2) < 0) return object1; else return object2; } public boolean isEqual(Object object1, Object object2) { Relatable obj1 = (Relatable)object1; Relatable obj2 = (Relatable)object2; if ((obj1).isLargerThan(obj2) == 0) return true; else return false; }

Переопределение интерфейсов

Допустим, вы написали интерфейс DoIt:

Public interface DoIt { void doSomething(int i, double x); int doSomethingElse(String s); }

Предположим, позже, вы захотели добавить в него третий метод:

Public interface DoIt { void doSomething(int i, double x); int doSomethingElse(String s); boolean didItWork(int i, double x, String s); }

Если вы сделаете это изменение, то все классы, реализующие этот интерфейс сломаются, т.к. они перестанут его реализовывать.

Старайтесь избегать подобных изменений и продумывать интерфейс полностью изначально. Но часто на практике это невозможно и выходом из этой ситуации может быть определение нового интерфейса DoItPlus , который расширяет DoIt:

Public interface DoItPlus extends DoIt { boolean didItWork(int i, double x, String s); }

Теперь пользователи вашего интерфейса смогут перейти к использованию нового интерфейса или остаться со старым без боли.

Одно из важных достоинств Java состоит в том, что это не только язык, но и стандартизованная объектно-ориентированная среда выполнения. Любопытно проследить, как в рамках Java решаются традиционные программистские проблемы. Мы остановимся на оконном графическом интерфейсе.

Вместе с различными приятными (главным образом для пользователя) свойствами, оконный интерфейс привносит и довольно неприятные (для разработчика) проблемы. Одна из них - это переносимость приложений между разными платформами. Переносимость является проблемой и без графического интерфейса, однако наличие такового делает ее многократно сложнее.

Дело в том, что каждая оконная среда - это сложный мир, со своими законами, набором строительных блоков и приемов программирования. Motif не похож на MS-Windows и оконную систему Macintosh. По-разному представляются примитивные элементы интерфейса, по-разному обрабатываются внешние события, по-разному происжодит рисование на экране и т.д.

Вместе с тем, по своей сути оконная среда - просто идеальное поле деятельности для объектного программирования. Даже человеку, неискушенному в объектно-ориентированных методах проектирования, ясно, что такие вещи, как кнопки, текстовые поля, меню, вполне заслуживают названия объектов, как бы это слово ни понималось. Иначе говоря, вполне понятно, что такое “кнопка вообще”, “список вообще” и т.д.

Все это дает основания надеяться, что с помощью объектно-ориентированного подхода можно получить по-настоящему высокоуровневую и переносимую оконную среду, основанную на абстрактных типах данных.

Данная особенность оконных сред проявилась, в частности, в появлении довольно большого количества различных классовых библиотек, “обертывающих” оригинальные оконные системы. В качестве примеров можно привести MFC, OWL, Zink и многие другие.

Вот и среди стандартных Java-библиотек присутствует AWT или Abstract Windowing Toolkit - абстрактный оконный инструментарий.

AWT является системой классов для поддержки программирования в оконной среде. Его “абстрактность” проявляется в том, что все, зависящее от конкретной платформы, хорошо локализовано и спрятано. В AWT реализованы такие простые и понятные вещи, как кнопки, меню, поля ввода; простые и понятные средства организации интерфейса - контейнеры, панели, менеджеры геометрии.

Основы построения графического пользовательского интерфейса Компоненты и контейнеры

Если посмотреть на любое оконное приложение, то легко увидеть, что интерфейсная часть состоит из объектов, объединенных в группы. В AWT объекты называются компонентами (на самом деле они все являются наследниками класса Component), а группы объектов реализованы с помощью так называемых контейнеров. Отметим, что любой контейнер - это тоже компонента, поэтому группы объектов могут быть вложены друг в друга. Как обычно, меню стоят особняком.

К числу примитивных компонент относятся:

Основные контейнеры:

Взаимодействие интерфейсных компонент с пользователем реализовано с помощью аппарата событий, о котором будет рассказано ниже.

В Java есть 2 основных пакета для создания графических интерфейсов (Graphics User Interface). Это Abstract Windows Toolkit (AWT) и Swing. AWT использует виджеты операционной системы, поэтому эта библиотека немного быстрее. Но на мой взгляд, Swing более хорошо спроектирован.

В данном туториале мы рассмотрим основные элементы библиотеки Swing и создадим простой интерфейс (GUI) в качестве примера.

Для группировки компонент интерфейса используются контейнеры (Container). Для создания основного контейнера для приложения чаще всего используется контейнер JFrame (есть еще JWindows и JApplet). Проще всего унаследоваться от JFrame тем самым получить доступ ко множеству методов, например:

setBounds(x, y, w, h) - указывает координаты верхней левой вершины окна, а также его ширину и высоту.

setResizable(bool) - указывает, можно ли изменять размер окна.

setTitle(str) - устанавливает название окна.

setVisible(bool) - собственно отображает окно.

setDefaultCloseOperation(operation) - указывает операцию, которая будет произведена при закрытии окна.

Основные элементы управления:

JLabel - элемент для отображения фиксированного текста;
JTextField - простой edit-box;
JButton - обычная кнопка (button);
JCheckBox - элемент выбора (аналог checkbox);
JRadioButton - радио кнопка

Как видите, все довольно просто и логично.

При отображении элементов управления используются специальные менеджеры - LayoutManager. У всех LayoutManager"ов есть методы для добавления у удаления элементов.

FlowLayout - используется для последовательного отображения элементов. Если элемент не помещается в конкретную строку, он отображается в следующей.

GridLayout - отображения элементов в виде таблицы с одинаковыми размерами ячеек.

BorderLayout - используется при отображении не более 5 элементов. Эти элементы располагаются по краям фрейма и в ценрте: North, South, East, West, Center.

BoxLayout - отображает элементы в виде рядка или колонки.

GridBagLayout - позволяет назначать месторасположение и размер каждого виджета. Это самый сложный, но и самый эффективный вид отображения.

Стоит еще обратить внимание на обработку событий. Для этого используются так называемые Event Listeners.

Ну все, довольно теории, перейдем к примеру GUI:

Import java.awt.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; public class SimpleGUI extends JFrame { private JButton button = new JButton("Press"); private JTextField input = new JTextField("", 5); private JLabel label = new JLabel("Input:"); private JRadioButton radio1 = new JRadioButton("Select this"); private JRadioButton radio2 = new JRadioButton("Select that"); private JCheckBox check = new JCheckBox("Check", false); public SimpleGUI() { super("Simple Example"); this.setBounds(100,100,250,100); this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); Container container = this.getContentPane(); container.setLayout(new GridLayout(3,2,2,2)); container.add(label); container.add(input); ButtonGroup group = new ButtonGroup(); group.add(radio1); group.add(radio2); container.add(radio1); radio1.setSelected(true); container.add(radio2); container.add(check); button.addActionListener(new ButtonEventListener()); container.add(button); } class ButtonEventListener implements ActionListener { public void actionPerformed(ActionEvent e) { String message = ""; message += "Button was pressed\n"; message += "Text is " + input.getText() + "\n"; message += (radio1.isSelected()?"Radio #1":"Radio #2") + " is selected\n"; message += "CheckBox is " + ((check.isSelected()) ?"checked":"unchecked"); JOptionPane.showMessageDialog(null, message, "Output", JOptionPane.PLAIN_MESSAGE); } } public static void main(String args) { SimpleGUI app = new SimpleGUI(); app.setVisible(true); } }

Примечания:

getContentPane возвращает контейнер верхнего уровня. ButtonGroup служит для создания группы взаимосвязанных радио-кнопок.

Внутренний класс ButtonActionListener реализует интерфейс ActionListener. Для этого необходимо предоставить имплементацию метода actionPerformed.

JOptionPane служит для отображения диалоговых окон.

Жду ваших вопросов и комментариев. Если вы хотите больше узнать о Swing, скажите об этом, и в скором времени я напишу еще одну статью с более сложными приемами и компонентами.